Een team van UNIST heeft de waterelektrolyse geoptimaliseerd met een eenvoudige Teflon-laag, zonder wijziging van het bestaande systeem. Dit resulteert in efficiënter groen waterstofproductie.
Betere Resultaten met Eenvoudige Aanpassingen
Een eenvoudige Teflon-coating, hetzelfde materiaal dat in keukengerei wordt gebruikt, heeft aangetoond de efficiëntie van waterstofproductie door waterelektrolyse met ongeveer 40% te verhogen. Dit is geen exotische nieuwe katalysator of complexe architectuur, maar een discrete verbetering aangebracht op een cruciaal onderdeel van het systeem: de poreuze transportlaag (PTL).
Technische Verbeteringen en Hun Effect
In een elektrolyse-installatie wordt waterstof geproduceerd in de vorm van luchtbellen op het oppervlak van de katalysator. Het probleem ontstaat wanneer deze luchtbellen blijven plakken. Dit voorkomt dat ze actief blijven, vermindert de contactoppervlakte tussen de katalysator en het water, en verhoogt de elektrische weerstand van het systeem, met als gevolg minder waterstof per verbruikte kilowattuur.
De oplossing is verrassend eenvoudig: het team bedekte de bovenkant van de PTL met PTFE (polytetrafluorethyleen), waardoor een hydrofobe oppervlakte ontstaat die voorkomt dat luchtbellen zich hechten aan de poreuze structuur. Hierdoor kunnen luchtbellen eerder ontsnappen, stroomt het gas beter en wordt de reactiesnelheid niet vertraagd.
Eenvoud in Ontwerp en Toepassing
De resultaten zijn duidelijk. De cellen met beklede PTL behaalden een 40% hogere stroomdichtheid vergeleken met onverwerkte cellen, wat direct resulteert in een hogere waterstofproductie. Ook werd een significante vermindering opgemerkt van de spanningstoename die gepaard gaat met gasaccumulatie, een van de klassieke oorzaken van efficiëntieverlies bij elektrolyse.
Vanuit industrieel perspectief is de eenvoud van het proces een ander belangrijk aspect. De coating wordt aangebracht door middel van spuiten en een daaropvolgende thermische behandeling. Geen lithografieën of dure, delicate processen. Het team heeft de methode gedemonstreerd op een PTL van tot 225 cm², wat al relevant is voor commerciële toepassingen.
Toekomstige Toepassingen
Dit nieuwe idee kan ook worden toegepast op andere elektrochemische systemen met gasgeneratie, zoals brandstofcellen of lucht-metaal batterijen, waar het beheer van luchtbellen ook de prestaties beperkt. Het biedt een praktische oplossing voor lange termijn uitdagingen in de sector.
Conclusie: Een Kleine Stap met Grote Impact
Dit soort vooruitgangen wijst op een bijzonder waardevolle route: het verbeteren van bestaande technologieën in plaats van te wachten op de volgende grote revolutionaire doorbraak. Het toepassen van eenvoudige coatings op reeds geïnstalleerde elektrolyse-installaties zou een snelle upgrade-strategie kunnen worden, wat impact kan hebben op de onmiddellijke energieproductie.
In echte toepassingen kan deze verbeterde techniek de inzet van groen waterstof voor industriële doeleinden vergemakkelijken, van kunstmest tot staalproductie, door de operationele kosten te verlagen zonder de technische complexiteit te verhogen. Dit sluit goed aan bij overheidsbeleid dat gericht is op het maximaliseren van de efficiëntie van hernieuwbare energiebronnen zonder de investeringen te verhogen.
Het is geen wonderoplossing, maar het is een stap vooruit. In de energietransitie zijn oplossingen die bijdragen zonder complicaties vaak degene die het verschil maken.
